已有模拟火星壤力学性质分析及新火星壤研制

分析了已知火星的地表特征、火星壤以及国外模拟火星壤的矿物组成、力学特性和粒径大小及其分布,对模拟火星壤的力学特性进行对比分析。在此基础上,设计了三种粒径分布的模拟火星壤并对其力学特性进行测试。测试结果表明,其内聚力为0-0.316kPa;内摩擦角为38.4°-46.1°。

火星尘埃对太阳电池阵的影响与电帘除尘研究

火星表面大量尘埃在太阳电池阵表面的累积将会导致其输出功率下降,甚至使太阳电池阵功能失效。近年来,电帘除尘方法被认为是在火星着陆任务中进行尘埃防护最有效的手段之一。本文开展了火星尘埃累积对三结砷化镓太阳电池性能影响的实验研究,得到了火星尘埃累积量与太阳电池电压、电流和相对输出功率数值模型;通过除尘技术分析,确定电帘除尘装置构型;依据制备得到的除尘电帘,对不同火星尘埃累积下电帘的除尘效率进行了研究,为火星着陆太阳电池阵遥测数据分析和开发自适应除尘太阳电池阵提供有力的技术支持。

一种火星车移动系统的设计与实现

针对火星车系统构型、车轮和驱动关节展开了优化设计,建成通过能力较强的新型移动系统。通过单轮台架试验和整车性能试验,验证了新型火星车移动系统在行进、爬坡、越障和蠕动能力方面均能满足使用的要求。

与沉陷相关联的星球车挂钩牵引力模型研究

通过轮壤作用关系的线性化推导,建立简洁的挂钩牵引力模型用于星球车在轨沉陷预估。以玉兔号月球车为例,利用其车轮土槽试验进行了模型修正和验证,从而建立了用于星球车在轨沉陷预估的模型,验算得到修正后的挂钩牵引力模型的拟合值与土槽实测值的误差小于9%。提出的模型可以为星球车在沉陷前进行预警评估,也可为发生沉陷后的地面模拟脱困试验提供沉陷状态数据。该研究方法还可用于轮式机械在沙漠、滩涂等松软地面执行各种操作的快速沉陷预估。

星球车步态规划与修正

研究了具蠕动功能的星球车移动系统。根据土壤力学特性和轮壤作用原理,对三种常用步态方案运动参数对轮壤作用的影响进行了分析,优化运动模式,提出了两种步态修正方案,以改善车轮受力方式,提高运动效率。试验结果验证了修正方案可有效提高星球车在松软路面蠕动行进效率。

月面扬尘特性与月尘防护技术研究

对月尘特性和防护技术进行了研究。分析了着陆羽流扬尘、静电悬浮扬尘和车轮滚动扬尘的形成机理与典型特征,以及对月面航天员、月球车等的降低透光率、降低气密性、加剧磨损堵塞和削弱散热性能等影响。根据月尘扬起、传输、沉降和附着过程提出了减少月尘扬起,阻断月尘传输,减弱月尘沉降和抑制月尘附着等月尘防护技术措施,以及必要时采取月尘清除措施,对防尘除尘方法与技术进行了分类归纳。研究对月尘防护技术开发有一定的参考意义。